2. PCDT (poli siklohegzilen dimetilen teraftalat) lifleri 3. PET polyesterlerinin modifiye edilmesi ile elde edilen modifiye polyester lifleri

Transkript

1 POLİESTER (PES) Sentetik elyaflar, doğal kaynaklı olmayıp kimyasal bileşiklerden üretilmiş elyaflardır. Bunlar kimyasal elementler ve bileşiklerden oluşturulan polimerlerden üretilirler. Polyester tekstilde en fazla kullanılan ve önemli bir yeri olan sentetik elyaflardandır. Petrolün bir yan ürünü olan polietilenteraftalat tan, eriyikten elyaf çekme yöntemi ile üretilen sentetik elyaftır. Eriyik haline getirilen elyaf hammaddesi hava ile temas etmeden düzelere pompalanır ve elyaf çekimi gerçekleşir. Düzeden çıkan filament halindeki elyaf sertleştirilir, gerdirilir. Daha sonra tekstüre edilir ve bobinlere sarılır. Filament elyaf istenilen boylarda kesilerek, kesikli hale getirilir ve kesik elyaf iplikçiliğinde % 100 Pes olarak veya diğer elyaflarla (pamuk, viskon, akrilik v.b.) harmanlanarak iplik üretimi gerçekleştirilir. Bugün polyester lifi birçok ülkede üretilmektedir. Bunlar önce İngiltere de Terylene, sonra ABD de Dacron diye adlandırılmıştır. Diğer ülkelerde üretime geçen firmalar da bu lifleri ayrı ayrı ticari adlarla piyasaya sürmüşlerdir. Türkiye de perilen gibi adların piyasada bulunan polyester liflerine verilmiş olduğu bilinmektedir. Bununla beraber bu adlardan herhangi birinin ne üreticilerin tümü, ne de tüketicilerin tümü tarafından benimsenmiş olduğu ileri sürülemez. Yukarıda belirtilen polyester adları daha çok belli üretim bölgelerinde, belli merkezlerce tanınmışlardır. Bu durum polyester grubunda yer alan liflerin geniş anlamlı olarak adlandırılmasını gerektirmiştir. Bunun üzerine ABD Federal Ticaret Komisyonunun önerisi benimsenerek bunların Polyester Lifleri diye adlandırılması uygun görülmüştür. Bir asitle bir alkolün meydana getirdiği bileşiklere ester adı verilir. Polyester kelimesi, genel olarak bir dialkol ile bir dikarboksilli asitin polikondenzasyonu ile oluşan uzun zincirli polimerlere verilen addır. Bu zincirde ester (-CO 0-) grubu çok sayıda tekrarlanır. Tekstilde kullanılabilen polimerlerin elde edilmesi için aromatik yapıda bileşenler seçilir. Bu bileşenlere göre farklı yapıda polyesterler elde edilir. Günümüzde tekstil alanında kullanılan üç ayrı türde polyester bulunmaktadır. 1. PET (polietilen teraftalat) lifleri 2. PCDT (poli siklohegzilen dimetilen teraftalat) lifleri 3. PET polyesterlerinin modifiye edilmesi ile elde edilen modifiye polyester lifleri Polietilen Teraftalat (Pet Polyester) Lifleri Kimyasal adı polietilen teraftalat olan PET polyesteri, Whinfield ve Dickson tarafından keşfedilmiş olup, ilk defa 1941 yılında ticari ölçüde üretilmiştir. Etilen glikolun teraftalik asit dimetil esteri ile kondenzasyonundan elde edilir. Kullanılan hammaddeler taş kömürü katranından veya petrolden üretilir. Başlangıç maddelerindeki bu farka göre iki ayrı yöntem uygulanır. 1. Başlangıç maddesi olarak etilen giikol ve dimetil teraftalat alınır. Bu iki bileşen büyük bir kazana konur ve ısıtılmaya başlanır. Sıcaklığın 210 C ye ulaştığı bu ilk

2 aşamada bir katalizör etkisi ile ester değişimi olur. Bu arada buharlaşan metil alkol bir soğutucu yardımıyla yoğunlaştırılarak toplanır. Yeniden kullanılabilecek hale getirilir. İkinci aşamada, asıl madde ikinci bir kazana aktarılır ve C ye kadar ısıtılır. Bir katalizör eşliğinde bir kaç saat süren reaksiyon sonunda polikondenzasyon tamamlanmış olur. Sonuçta polyester polimeri açık renkli makromoleküller halinde oluşur. Bu madde şeritler veya çubuklar halinde soğutulur ve 4*4 mm lik cipsler halinde parçalanır. Kurutulur ve çekime hazır halde depolanır. nch3coo-&-cooch3 + noh(ch2)20h (Dimetil Teraftalat) (Etilen Giikol) CH3O(-O (CH2)20. OC- & -CO-)n + (2n-1)CH3OH (PET) (Metil Alkol) Polikondenzasyonun bir özelliği olan polimer yanında küçük moleküllü yan ürünlerin açığa çıkmasıdır. Bu reaksiyonda da metil alkol açığa çıkması söz konusudur. Bu yöntemle elde edilen PET, İngiltere de üretilmekte ve Terylen ticari adıyla piyasaya sürülmektedir. 2. Başlangıç maddesi olarak etilen glikol ve teraftalik asit alınır. İşlem akışı birinci maddedekiyle aynıdır. Bu yönteme göre elde edilen PET ürünü yanında diğer yöntemden farklı olarak su açığa çıkar. Bu ürün Amerika da Dacron ticari adıyla üretilmektedir. Bu iki kondenzasyon işleminin yürütüldüğü sırada bazı konuları önemle göz önünde bulundurmak gereklidir. Bunlardan en önemlisi bu işlem sonucunda açığa çıkan yan ürünlerinin polyester maddesinden uzaklaştırılması gerektiğidir. Aksi takdirde ester bağlarının bir kısmı kopar ve makromoleküller küçülmüş olur. Ayrıca bu işlemlerin uygulandığı süre boyunca bozunma reaksiyonu olabileceği için bu maddenin su ve hava ile temasının olmaması gerekir. Bunlara ilave olarak birde, bu yöntemlerle kullanılan bileşenlerin çok saf olması gerekmektedir. Aksi halde polimerleşme istenilen yönde ilerlemez. Bu nedenle gerek etilen giikolün gerekse dimetil teraftalat veya teraftalik asitin saflaştırılması gerekir. Ancak dimetil teraftalat, teraftalik asite göre daha kolay saflaştırıldığı için 1. Yönteme göre PET üretimi daha yaygındır. Ayrıca polyester lif üretiminde bu iki prosesten hangisinin kullanılacağı ekonomik tercihlere bağlı olarak değişir. Lif Üretimi Filament çekimi poliamid liflerinde olduğu gibi yumuşak çekim metodu ile yapılır. PET yaklaşık 260 C de erir. Cips halinde üretilmiş olan hammaddeden lif çekilebilmesi için bunun yumuşatılması gerekir. Ancak lif çekimi süresince polimer

3 maddenin hava ile teması önlenmelidir. Bu sağlandıktan sonra erimiş madde pompalanarak düzelere gönderilir. Düzeden çıkan filamentler sertleşir ve bobinlere sarılmadan önce gerdirilip çekilir. Bu uzatma işlemi genellikle yüksek sıcaklıkta uygulanır. Böylece üniform filamentler elde edilir. Polyester lifleri filament halinde kullanılacak ise, doğrudan bobinlere sarılır. Stapel halde kullanılacaksa, çok sayıda biraraya getirilerek kablo yapılır ve gerdirilerek çekilir. Mekanik usullerle kıvrım verilir ve istenilen uzunlukta stapel lifleri halinde kesilir. 1. Polyester Liflerinin Fiziksel Özellikleri Polyester pürüzsüz bir yüzeye ve yuvarlak bir kesite sahiptir. İstenildiği takdirde farklı kesitlerde de üretilebilir. Orta ağırlıklı, uzun ömürlü ve esnek bir elyaftır. Enine kesitleri genellikle yuvarlaktır. Üst yüzeyleri pürüzsüz olup cam çubuğa benzer. Mikroskop altında renkleri, pigment içerdiğinden lekeli ve benekli görünürler. Poliester liflerinin yoğunluğu, bazı yapay ve doğal liflerle kıyaslandığında oldukça yüksektir(1,36-1,45 g/cm3). Bu değer polimerdeki kristalin alanların oranı ile değişir. Kristalin bölge oranı fazla olan liflerde daha yüksek, az olan liflerde ise daha düşüktür. Mukavemetleri üretim şekillerine bağlı olarak değişir. Genellikle g/denye arasındadır. Aşınma mukavemeti çok iyidir ancak naylonunkinden daha iyi değildir. Kristalin bölge oranının yüksekliği ve polar yapısından dolayı, nem çekme özelliği azdır. Su molekülleri ancak, bir moleküler film tabakası şeklinde lif yüzeyinde tutunabilirler. Oda sıcaklığında ve standart koşullarda en fazla %0.4 nem absorblar. Tamamiyle hidrofobik karakterde olması sebebiyle, ıslandığında dayanıklılıkta azalma görülmez. Çünkü kristal yapısı, su moleküllerinin etkisini önler. Lifin hidrofobik yapısı, onun yağlar ve yağlı kirlere karşı da ilgisini arttırır. Poliesterin ayrıca statik elektriklenme özelliği de olduğundan, havadaki yağlı kirleri çeker ve çok çabuk kirlenir. Bu niteliği yıkamada problemler yaratır. Termoplastik bir elyaftır yani ısı ile şekillendirilebilir, termofikse olma kabiliyeti fevkaladedir. Bu yüzden çok iyi tekstüre olur. Buruşmaya karşı direnci çok iyidir formunu korur. En iyi rezilyansa sahip elyaftır. 100 ºC nin üzerindeki sıcaklıklarda büzülme gösterir. Ütüleme sıcaklığı ºC olmalıdır. Erime noktası 260ºC dir. 150ºC de renklerinde bozulma olur. 200ºC de uzun süre bekletildiklerinde mukavemetlerinde düşme olur. Termofiksaj sıcaklığı ºC dir. Genelde polyester elyafının eriyen kısımlarında boncuklanma (pilling) görülür. Hemen hemen bütünüyle hidrofobiktir (suyu sevmez), nem alma değeri %0.4 tür, tutumu gevrektir. Leke ve kirlerin temizlenmesi için, su ve deterjanın elyaf içine nüfuz etmesi zordur. Statik elektriklenme ve pilling elyafın en önemli problemidir. 2. Polyester Elyafının Kimyasal Özellikleri Camlaşma noktası (yapısındaki bağların kırılma noktası), C, yumuşama bölgesi 230 C, erime noktası 260 C dir. Kimyasal maddelere karşı dayanımı iyidir. Normal koşullar altında kuvvetli anorganik asitlere karşı büyük bir dayanıklılık

4 gösterir. Ancak %30 u aşan konsantrasyonlarda ve yüksek sıcaklıklarda tümüyle parçalanabilmektedir. Zayıf ve orta kuvvetteki organik asitler elyafa pek zarar vermediğinden, terbiye işlemlerinde asetik asit, formik asit gibi organik asitler rahatlıkla kullanılabilir. Polyester makromoleküllerindeki, dispersiyon çekim kuvvetleri ve hidrojen bağları nedeniyle, sıkı bir moleküler üstü yapıya sahip olduğundan bazlara karşı da dayanıklı bir elyaftır. Ancak bu dayanıklılığı yoğun anorganik bazlara karşı sınırlıdır. Kuvvetli bazlar (sudkostik), polyesteri dıştan itibaren sabunlaştırarak parçalamaya başlayarak ağırlık kaybına neden olurlar ki, terbiye işletmelerinde "inceltme" olarak bilinen işlemin temelinde bu etkileşim yatar. Elyaf yüzeyi pürüzlü bir görünüm alır, yumuşak ve dökümlü bir tutum kazanır, buruşma özelliği azalır, daha hidrofil bir yapıya sahip olur (suyu bünyesine daha çok çeker), boyarmadde alma özellikleri artar yani daha koyu boyanır ve boyaması kolaylaşır. "Çin ipeği" olarak bilinen polyester kumaşlar da bu yöntemle elde edilir. Polyester elyafı oldukça temiz ve beyaz elyaftır. Beyazlık derecelerinin yüksek olması istendiğinde, ağartma veya optik beyazlatma yapılabilir. Pratikte; polyesterde ağartma nadir yapılan bir işlem olmakla birlikte, optik beyazlatıcı kullanımı yaygındır. En fazla kullanılan ağartma maddesi, elde edilen sonuçların tatminkarlığı açısından sodyumklorittir. Hidrojen peroksit, hipoklorit ağartması elyafa zarar vermemesine ve uygulanan yöntemler olmasına rağmen sodyumkloritle elde edilen beyazlık daha fazladır Asitlerin Polyester Liflerine Etkisi Poliester elyafı normal koşullar altında kuvvetli anorganik asitlere karşı bile büyük bir dayanıklılık gösterir. Ancak %30 u aşan konsantrasyonlarda ve yüksek temperatürlerde tümüyle parçalanabilmektedir. Asidin anyonu büyük ise elyaf içerisine nüfuz edemeyerek, elyaf yüzeyini etkilemeye başlamaktadır(örneğin, sülfürik asit). Anyon küçük ise elyaf içerisine nüfuz ederek, hidroklorik asit ve nitrik asit gibi daha seri ve daha fazla zarar vermektedir. Zayıf ve orta kuvvetteki organik asitler poliester elyafına pek zarar vermediğinden, bunların terbiyesinde asetik asit, formik asit gibi organik asitler rahatlıkla kullanılabilir. Asit ve alkalilere karşı kodel liflerinin dayanıklılığı diğer polyester liflerinden daha iyidir Bazların (Alkalilerin) Polyester Liflerine Etkisi Polyester makromoleküllerinde benzen halkalarından kaynaklanan dispersiyon çekim kuvvetleri ve H köprüleri nedeniyle, sıkı bir moleküler üstü yapıya sahip olduğundan (bazlara dayanıksız ester bağları içermelerine rağmen) bazlara karşı da dayanıklı bir elyaftır. Ancak bu dayanım yoğun anorganik bazlara karşı sınırlıdır. Kuvvetli bazlar, polyesteri dıştan itibaren sabunlaştırarak parçalamaya başlarlar ki, alkalizasyon terbiye işleminin temelinde bu etkileşim yatar. Elyafta ağırlık kaybı oluşur, elyaf yüzeyi pürüzlü bir görünüm alır, tutum yumuşar, buruşma özelliği azalır, ipeğimsi bir hal alır. Bazların poliestere etkisi; bazın konsantrasyonu, sıcaklık ve süreye bağlı olarak değişir. Bu parametreden ikisi yüksek iken, biri mutlaka düşük tutulmalıdır. Bu da pamuk/poliester karışımlarının önterbiyesinde önem taşımaktadır.

5 Bu durum orta kuvvetteki alkaliler içinde aynıdır (soda-amonyak gibi) Amonyak elyafında ağırlık kaybına yol açmaz iken, elyaf dayanımını azaltır Yükseltgen Ve İndirgen Maddelerin Polyester Liflerine Etkisi Poliester sodyumklorit, hipoldorit, hidrojenperoksit gibi yükseltgen maddelere ve sodyumditionit, sodyumbisülfıt gibi indirgen maddelere karşı yüksek bir dayanıma sahiptir Organik Çözücülerin Polyester Liflerine Etkisi Polyester organik çözgenlerin büyük bir kısmına da oldukça dayanıklıdır. Benzen, perkloretilen, karbontetraklorür, trildoretilen gibi maddeler elyafı kolay kolay etkilemezlerken, o-diklorbenzen, dimetiiformamid, benzilalkol, nitrobenzen, m-krosel, dimetiltereftalat, tetrakloretan belirli koşullarda polyesteri tamamen çözmektedir. Bazı bileşiklerin sulu çözeltileri ise elyafı şişirici yönde etkilemekte, bu özellik elyafın boyanmasında önemli bir role sahip olmaktadır Suyun Polyester Liflerine Etkisi Poliester oldukça hidrofob bir özelliğe sahiptir. İçerdikleri nem %100 bağıl nemi olan bir ortamda bile %11 i geçemez. Normal koşullarda %0. 4 higroskopik nem içerir. Poliester elyafı, sıkı elyaf yapısı özelliği ve hidrofobluğu ile sıcak ve soğuk sudan kolay etkilenmemektedir. Ancak, yüksek sıcaklıkta kaynar su ve su buharı uzun süre etki ettirildiğinde, süre ve sıcaklığa bağlı olarak ester bağlarının hidrolizi artar. 200 C nin üzerinde atü basınç altında tamamen depolimerize olarak, başlangıç monomeri olan teraftalik aside dönüşür Sıcaklığın Polyester Liflerine Etkisi Polyester yüksek temperatürlere dayanıklı bir elyaftır. Ancak 200 C nin üzerindeki sıcaklıklarda yüksek basınç altında uzun süre muamelede zarar görür. 200 C de üç gün bekletilen elyafta, başlangıç dayanımının %25 i mertebesinde kayıp görülür. Soğukta elyafın dayanımları artar. Açık hava koşulları ve ışığa karşı dayanımları çok iyidir. Işıkta uzunca bir süre kalan polyester elyafının kopma dayanımlarında düşme olmakla birlikte, başlangıç dayanımları pamuk, poliamid, poliakrilonitril gibi elyaftan çok daha yüksek olduğu için, perde, güneşlik yapımında en ideal liftir. 3. Polyester Elyafın Termofiksajı (Fiksaj) Termofiksaj, iplik üretimi ve germe esnasında elyafın kazandığı iç gerilimleri gidermek amacıyla, mevcut köprü bağlarını koparıp, yeni şekle uygun olarak tekrar oluşturma esasına dayanır. Fiksaj; özellikle elastan iplik (Likra) içeren kumaşlarda büyük önem taşır ve kesinlikle likralı kumaşlara fiksaj yapılarak en-boy sabitlenmelidir. Fiksaj, maliyet arttırıcı bir işlem olduğu için sadece zorunlu durumlarda yapılması tavsiye edilir.

6 %100 polyester kumaşların fiksaj yapılması zorunlu değildir. Ancak, kırık yapma tehlikesi bulunan gramajlı polyester mamüllerde fiksaja gerek duyulabilir. Polyesterin termofiksajı, genellikle ramda sıcak hava ile 200 C de gerçekleştirilir. Dokuma veya örme mamülün bu sayede enine ve boyuna ayarı da mümkün olur. Fiksaj süresi ve sıcaklığı malzeme cinsine göre (özellikle gramaj ve göreceği işlemlere göre) değişir C sıcaklıklarda yapılan fiksajla, dispers boyarmaddeleri ile daha açık renkler elde edildiğinden, boyama öncesi fiksaj C de yapılmalıdır (düşük sıcaklıklarda bağların kırılması yetersiz olacağından boyarmaddenin lif içine girmesi de daha güç olacaktır bu da istenilmeyen boyama sonuçlarına neden olmaktadır). Fiksaj sonrası elyafın; çekme özelliği azalır, şekil stabilitesi sağlanır, elastikiyeti azalır, daha fazla buruşur, tutumu sertleşir. Tutumdaki sertleşme, fiksaj sıcaklığı ve süresine bağlı olarak artar.